恒定流和非恒定流

一些基本概念一些基本概念 恒定流与非恒定流；均匀流与非均匀流；层流与紊流； 恒定流恒定流：流场中任何空间上所有运动要素都不随时间而改变，这种水流称为 恒定流。例如，在水库岸边设置一泄水隧洞，如果水库水位恒定不变，则隧洞水 流为恒定流。 非恒定流非恒定流：如果流场中任何空间点上有任何一个运动要素是随时间而变化 的，这种水流称为非恒定流。例如上述水库水位随时间而变，那么隧洞中水流运 动要素也必然随时间而变，此时洞内水流为非恒定流；随洪水涨落的天然河道水 流也是非恒定流。 均匀流均匀流：当水流流线为相互平行的直线时，该水流称为均匀流。如直径不变 的直线管道中的水流。均匀流具有以下特性：（1）均匀流的过水断面为平面， 且过水断面的形状和尺寸沿程不变；（2）均匀流中，同一流线上不同点的流速 相等，各过水断面上的流速分布相同，断面平均流速相等；（3）均匀流过水断 面上的动水压强分布规律和静水压强分布规律相同，因而过水断面上任一点动水 压强或断面上动水总压力都可以按照静水压强以及静水总压力的公式来计算 非均匀流非均匀流：若水流的流线不是互相平行的直线，该水流称为非均匀流。这包 括两个方面，流线虽互相平行但不是直线（如管径不变的弯管中的水流），或流 线虽是直线但不互相平行（如管径呈缓慢均匀扩散或收缩的渐变管中的水流）。 非均匀流又划分为渐变流和急变流。渐变流流线近似于平行直线，过水断面上动 水压强的分布规律可近似地看作与静水压强分布规律相同。水流是否可看作渐变 流与水流的边界密切相关，如果实际水流的流线不平行和弯曲太大，在过水断面 上，沿垂直于流线方向就存在离心惯性力，这时，再把过水断面上的动水压强按 静水压强分布规律来看待就会引起很大的偏差。而且，均匀流或渐变流的过水断 面上动水压强遵循静水压强分布规律仅是对于有固定边界约束的水流才适用 层流层流：当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊地运动，互不混杂，这 种型态的流动称为层流。 紊流紊流：当流速较大时，各流层的液体质点形成涡体，在流动的过程中，互相 混掺，这种型态的流动称为紊流。 问题： 紊流中存在脉动现象，具有非恒定流性质，但又是恒定流，其中有无矛盾， 为什么？ 问题： 紊流中存在脉动现象，具有非恒定流性质，但又是恒定流，其中有无矛盾， 为什么？ 二、紊流的基本特征二、紊流的基本特征 1、运动要素的脉动 紊流的基本特征是许许多多大小不等的涡体相互混掺着前进， 液体质点的轨迹无规律，表现为任一空间点上的运动要素 、运动要素的脉动 紊流的基本特征是许许多多大小不等的涡体相互混掺着前进， 液体质点的轨迹无规律，表现为任一空间点上的运动要素 ),(pu 随时间不断变化， 这种现象称运动要素的脉动。 （ 随时间不断变化， 这种现象称运动要素的脉动。 （1）、瞬时流速：某一瞬时通过该固定空间点的液体质点的流速。 （ ）、瞬时流速：某一瞬时通过该固定空间点的液体质点的流速。 （2）、时均流速：瞬时流速的时间平均值。）、时均流速：瞬时流速的时间平均值。 T xx dtu T u 0 1 恒定流时不变 （ 恒定流时不变 （3）、脉动流速）、脉动流速 yyyxxx xy T xxx xxx uuuuuu puu dtuu T u uuu 000 0)( 1 0 pppuuu zzz （4）、紊动强度：表示脉动幅度大小，）、紊动强度：表示脉动幅度大小， v u T x u 2 注意：严格说紊流总是非恒定流，但仍将时均运动要素是否随时 间变化而分为恒 定流与非恒定流，以后提到紊流的运动要素均 指